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高浓度有机废水处理
发表于:2018-02-05 14:16 分享至:


近些年由于工业的飞速发展,特别是“水十条”出台后,对于工业污水的处理与排放有了更高的要求。工业污水种类繁多,按照工业的产品和行业分类,主要来源于石化、印染、焦化、造纸、制药等行业等。由于污水中含有一些生物难降解的有机污染物,用传统的二级生化处理工艺,甚至是一些三级处理工艺都难以达到理想的处理效果。
臭氧作为一种绿色有效的工业污水深度处理的手段之一,具有氧化能力强、氧化选择性强(优先与不饱和双键反应)、反应速度快以及不产生二次污染等特点而越来越收到人们的重视。由于强氧化性及选择性,臭氧可以用来改善工业废水的可生化性,同时提高水中的溶氧,后段再接生物处理单元,如曝气生物滤池等进一步对水中的污染物进行去除。
根据理论推导可知,化学氧化反应通过氧化作用使苯系物质、大分子量物质中键能较弱的化合键断开,生成分子量较小的物质;进而改变难生物降解的有机物的结构,使其转化为易于生物降解的物质。臭氧在水中与污染物的反应方式可划分为臭氧分子直接氧化反应(D反应)与臭氧在水中经过系列反应后分解产生的羟基自由基(•OH)的间接氧化反应(R反应)。两种反应的氧化剂不同,前者是水溶液中的O3分子,其直接氧化去除污物;后者是由O3分子在水中产生的氧化能力更强的物质即羟基自由基,间接氧化去除有机物。根据水中臭氧氧化有机物的动力学反应方程式可知,臭氧氧化降解有机物的过程中影响因素主要有物质的性质及浓度、臭氧浓度、羟基自由基浓度等。在处理废水应用中,应考虑经济成本,以注意控制臭氧反应的影响因素,使臭氧得以有效利用。
1.印染废水和造纸废水处理臭氧较强的氧化性使其能与发色基团发生反应,将有机物的化学键断开,由大分子转化为无色的小分子。因此臭氧在脱除染料废水、印染废水、造纸废水的色度方面具有很好的处理效果。国外学者S.Liakou等通过实验,阐述了臭氧可作为一种使有机染料转化为易降解有机酸的有效方法,并指出臭氧氧化印染废水的过程中,会产生草酸盐、苯磺酸、甲酸盐等中间产物。根据实验结果,他们建立了一种用来描述偶氮染料降解过程的数学模型,还研究了废水中COD和BOD5的变化规律等。国内学者卢宁川等[24]采用臭氧处理印染废水,结果发现臭氧对含有GBC枣红基染料的印染废水的色度和CODCr去除率分别达94%和72%,出水pH值趋于中性。
2.炼油废水处理炼油厂废水中的污物多为石油裂解产物和烷烃类的衍生产物。此类物质可生化能力极弱,针对此特点,这类废水的常规处理法多为“隔油+气浮+生化”。目前国内已有学者采用臭氧深度处理该废水,以实现废水的循环使用。赵东风等学者以炼油企业二级处理达标排放的污水为研究对象,采用臭氧和生物活性炭联合工艺处理该污水。实验条件为进水水量0.5m3/h、HRT1.49h,COD44.07~102.13mg/L、氨氮28.37~50.01mg/L、石油类物质浓度4.10~6.77mg/L。经处理后COD、氨氮、石油类物质平均去除率分别达到94%、96.1%、91.9%,出水符合循环补充水的水质标准。
3.农药废水处理利用臭氧可对农药废水进行处理。由于我国农药使用量在逐年增加,非点源污染对饮用水水质的影响逐渐增大,成为给水方面一个十分棘手的问题。农药虽然具有高度的稳定性,难于被生物降解和被药剂氧化,但用臭氧氧化或催化臭氧氧化法处理此类废水的效果却较好。罗东升对含有机氯及COD较高的燕麦畏农药进行催化臭氧化处理,COD去除率可达95%以上。喻旗等用臭氧氧化处理黄磷废水,去除率达到99%。
4.医院废水处理对医院废水的处理,臭氧浓度在0.4~4mg/m3时,对大肠杆菌、金色葡萄球菌、枯草杆菌牙胞、空气混合菌、乙肝病毒等灭菌率均达到95%~100%。章伟光对比分析了臭氧氧化处理与其它几种方法处理医院污水的优缺点,认为臭氧氧化处理有自动化程度高、操作简单、反应速度快、改善水质、无二次污染等优点。经臭氧处理后,总大肠菌群去除率接近100,细菌总数由1.7×105个/mL降为10个/mL,水质符合国家规定的排放标准。
5.含酚废水处理对于含酚废水,阳立平利用臭氧氧化法处理自配的高浓度苯酚废水时认为臭氧氧化动力学可用宏观一级反应描述,效果很好。可处理废水中的苦味酸(pH值11.6~12),以及处理邻苯酚、1,2,3-苯三酚和含酚4~5mg/L的重油裂解废水。
6.含氰废水处理用臭氧可处理含氰废水。含氰废水主要来源于矿物的开采和提炼、摄影冲印和电镀厂等,其中电镀是氰化物的主要来源之一。氰化物是剧毒物质,含CN的废水必须经处理后才可以排放。用臭氧处理此类废水具有臭氧可将氰化物氧化为氰酸盐,再氧化为二氧化碳和氮气,消除了CN的毒性且无二次污染等优点。臭氧是一种很活泼的氧化剂,反应快,比常用的氯氧化处理含CN废水所需费用低。
7.垃圾渗滤液处理垃圾渗滤液中所含污物最为复杂,其中包括多种毒害程度不等的有机物、无机物。有研究表明,垃圾渗滤液中有机污物多达77种,且相当大的一部分物质都是难生物降解的。而腐殖质是渗滤液中最主要的难生物降解有机物[33-34]。如今已有不少学者将臭氧技术应用于垃圾渗滤液的处理中。冯旭东等采用生物+臭氧的工艺处理垃圾渗滤液。研究结果表明,在臭氧流量为0.4L/min的条件下,经处理后废水中COD去除效果明显,由初始的900mg/L降至550mg/L以下;且出水BOD5/COD在0.28左右,有效提高了废水被生化处理的能力。德国的Wenzel等,采用UV和O3联合法处理垃圾渗滤液,研究发现该法对渗滤液中的难降解有机物的降解去除具有显著效果,其中苯酚碳氢化合物、联苯的降解率分别达到了100%、96%,二氧(杂)芑和呋喃的降解率也在74%以上。